摘要： 目的 旨在突破現有防汙透明塗層在透明性不足、力學穩定性差及依賴含氟組分等方麵的局限，提出一種無氟環氧樹脂基類液體塗層製備策略。通過構建兼具高透明性、優異防汙性能與環境友好性的塗層體係，為食品包裝、餐廚器具及光學元件等領域提供可實施的新型表麵保護解決方案。方法 本文采用噴塗結合熱固化的方法，在環氧樹脂基體中引入單環氧基封端聚二甲基矽氧烷（PDMS），構築無氟透明類液體塗層。係統考察PDMS含量對塗層表麵結構、潤濕性及防汙性能的影響。結果 形貌與成分分析表明，塗層表麵致密平整（Rq≈0.35 nm），PDMS鏈段均勻覆蓋並富集於界麵。動態潤濕測試表明，該塗層對多種不同表麵張力液體均表現出滑動角<10°的低黏附性，並在可見光區的透過率約為95%，與裸玻璃相當。結論 該策略為實現高透明、低黏附且環境友好的環氧基防汙塗層提供了可行途徑。

引言

表麵防汙技術在現代工業和日常生活中有著廣泛的應用需求。例如，建築物的自清潔玻璃窗希望通過特殊塗層保持長久透明而無需頻繁清潔；餐桌和廚具表麵則采用防油處理以減少油漬黏附，降低清理難度。這類自清潔、防油表麵的實現依賴於材料表麵對水滴、油汙等汙染物的有效排斥。

目前，實現表麵疏水/疏油通常采用仿生超疏水塗層技術，通過在表麵構建微納米粗糙結構並降低界麵表麵能，使液滴難以附著且易於滾落。然而，傳統超疏水塗層往往存在透明性差和機械穩定性不足的問題：微觀粗糙結構會引起光散射，導致塗層透明度下降；同時這些精細結構在外力作用下容易磨損破壞，影響長期防汙效果。此外，為降低表麵能，不少塗層摻入了含氟化合物，但氟材料可能帶來環境和健康風險，削弱了塗層的環保性能。由此可見，在確保優異防汙性能的同時兼顧透明性、耐磨性和環保性，已成為防汙塗層領域亟待解決的難題。

針對上述不足，研究者探索了多種新型防汙塗層策略並取得一定進展。例如，有研究通過在表麵引入含氟聚合物或氟矽烷塗層來大幅降低表麵能，從而實現疏水疏油效果；也有研究利用自組裝單分子層（SAM）在固體基底上構築致密有序的疏水分子膜，以獲得光滑的低表麵能界麵；此外，通過在基底上接枝聚二甲基矽氧烷（PDMS）分子鏈形成"類液體"表麵，也是降低液滴黏附的有效方法。這些方法在減小液滴黏附、實現防汙方麵發揮了作用，但各有局限：含氟塗層的環境友好性令人擔憂，自組裝單層的機械穩定性有限，純PDMS單分子層的耐磨性難以保證。

鑒於上述情況，本文提出了一種無氟、透明且耐磨的環氧樹脂基防汙塗層製備方案。環氧樹脂因具有良好的力學強度和附著力，被選作塗層基體。通過引入少量帶有反應性環氧端基的PDMS預聚物，並在塗層固化過程中將其共價接枝進環氧樹脂網絡，可在塗層表麵構築出柔性可遷移的有機矽鏈層，從而賦予材料類似液體表麵的低表麵能特征。該塗層表麵平整、可見光透過率>90%，對寬範圍表麵張力液滴表現出低黏滯性。這一策略為開發透明、耐久且環保的防汙塗層提供了新思路。

1 實驗

1.1 原材料

主要材料：E-44型環氧樹脂（環氧值=0.44 mol/100 g），南通星辰合成材料有限公司；單環氧基封端PDMS（Mw=5 000 g/mol），Sigma-Aldrich有限公司；乙酸乙酯，聚醚胺（Mw=230 g/mol）為99%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 環氧樹脂基類液體塗層的製備

將環氧樹脂預聚物（E44）、聚醚胺（PEA）和乙酸乙酯按1:0.45:3的質量比混合後機械攪拌10 min，使其充分溶解。該體係以PEA作為固化劑。然後加入不同質量分數（0.2%~2%）的單環氧基封端PDMS，繼續攪拌30 min。用直徑0.3 mm噴嘴的噴槍在0.5 MPa的壓力下（噴嘴與基底垂直距離15 cm）將混合物（EP）噴在玻璃基底上。噴塗完成後，將樣品置於120 ℃烘箱中30 min，使PDMS分子與固化劑完全反應。以上製備過程所用試劑的化學結構式如圖1所示。

1.3 樣品的性能及表征

1.3.1 掃描電子顯微鏡（SEM）  

通過掃描電子顯微鏡測試環氧樹脂塗層宏觀形貌，型號Gemini300，德國卡爾蔡司集團。

1.3.2 原子力顯微鏡（AFM）  

通過表征環氧樹脂基類液體表麵的微觀形貌和均方根粗糙度（Rq），型號為Dimension Icon，德國Bruker公司。

1.3.3 X射線光電子能譜測試儀（XPS）  

利用X射線光電子能譜測試儀對PDMS接枝塗層的元素組成進行分析，型號K-alpha，美國Thermo Scientific公司。

1.3.4 接觸角測量儀  

不同表麵張力液滴的所有滑動角均使用德國LAUDA Scientific公司生產的接觸角測量儀（型號LSA100）測量。上述測試所選液滴體積為10 μL。為獲得更為準確的測量數據，最終值由同一表麵上不同位置的5個值的平均值得出。

1.3.5 紫外可見光光譜  

通過日本島津儀器公司生產的紫外可見光光譜儀（型號UV-3600i Plus）測試了環氧樹脂基類液體塗層的可見光透光性能。